فالعلاقة بين الطبقات والمناخ المحلي هي حجر الزاوية في علم المناخ والأرصاد الجوية، بينما تُظهر التضاريس التضاريس الطبيعية والاصطناعية في مناخ الأرض على كل نطاق، من أنماط التداول العالمية إلى جانب واحد من التلال، ففهم كيف أن الجبال والوادي والسهول والهضبة تؤثر على درجة الحرارة، والهيمنة، والرياح، والإشعاع الشمسي، هي عوامل أساسية للتنبؤ بالطقس، وإدارة الموارد الطبيعية، والتخطيط.

The Fundamentals of Topography and Climate

وتشمل التضاريس شكل سطح الأرض وارتفاعه، وتتفاعل كل من الجبال والوادي والتلال والهض والهض والأحواض مع العمليات الجوية بطرق مختلفة، وتنشأ العلاقة الأساسية بين الطبوغرافية والمناخ عن ثلاثة عوامل رئيسية هي: الارتفاع، والميل المائي (الاحتجاج)، والأثر الحاجي المادي على حركة الهواء، وتحدد هذه العوامل مجتمعة كيفية حدوث التهرب من الإشعاع الشمسي، وكيفية تحول التكتل الجوي.

الارتفاع والدرجة

وربما يكون الارتفاع هو أكثر التأثيرات الطبوغرافية مباشرة على المناخ، فمع ارتفاعات الارتفاع، يصبح الجو أرق وأقل قدرة على الاحتفاظ بالحرارة، مما يؤدي إلى انخفاض حرارة ثابت مع ارتفاع، يعرف بمعدل الانهيار البيئي، وفي المتوسط، فإن انخفاض درجة الحرارة بنحو 6.5 درجة مئوية لكل كيلومتر من الرماد (أو نحو 3.5 درجة مئوية من درجة حرارة الفهرنهايت لكل 000 1 قدم) وهذا التبريد يحدث بسبب ارتفاع الضغط

فعلى سبيل المثال، فإن قمة جبل كيليمانجارو، التي تبلغ حوالي 900 5 متر، تحتفظ بقبعة ثلج دائمة رغم أنها تقع بالقرب من خط الاستواء، ويحول معدل الانقطاع قاعدة مدارية إلى قمة جليدية، وهذا الزون العمودي بالغ الأهمية للتنوع البيولوجي، حيث كثيرا ما تُجبر الأنواع المكيفة مع نطاق درجات الحرارة المحددة على الهجرة إلى أعلى درجة حرارة المناخ. [وليست درجة الحرارة المنخفضة]

  • ويتفاوت متوسط معدل الانقطاع البيئي اختلافا طفيفا حسب الرطوبة والظروف الجوية؛ ويبلغ معدل الانقطاع الجاف في الدهائي نحو ٩,٨ درجة مئوية لكل كيلومتر، بينما يبلغ معدل الرطوبة نحو ٥-٦oس لكل كيلومتر.
  • ويؤثر الارتفاع أيضا على الضغط الجوي، الذي له آثار مباشرة على الفيزيولوجيا البشرية وسلوك إطلاق النار البري.

الحرف الأورمي والتأمل

وعندما يصادف الكتلة الجوية طائفة جبلية، يضطر إلى الارتفاع، فمع تهدئة الهواء، يبرد صبغة حفاضة، وإذا كان هناك عدد كاف من الرطوبة، فإنه يصل إلى التشبع، وينتج الغيوم، ويستهبط، وهذه العملية تسمى رفع الأورام، وهي مسؤولة عن بعض الأماكن الرطبة على الأرض، مثل المنحدرات الريحية من وادي الغاضبة.

ويمكن أن يؤدي تأثير ظل الأمطار إلى تغيير مشهده الطبيعي بأكمله، إذ إن نطاق سييرا نيفادا في كاليفورنيا يستقبل أكثر من 500 1 ميليمتر من الأمطار سنويا على منحدراتها الغربية، ويدعم غابات الأوشحة الملوحة والمياه الرئيسية للأنهار الرئيسية، ويحصل على ما لا يزيد عن 150 كيلومترا إلى الشرق، وادي أوين، والحوض الأكبر على أقل من 250 ميلا من أنماط التهطال في السنة، مما يخلق شروبا.

  • الغيوم الأوروغرافية غالبا ما تكون كسحابات من الجموع النسيجية أو الغيوم فوق قمم الجبال، مؤشرات واضحة للارتقاء.
  • وتتوقف قدرة الجبل على اعتراض الرطوبة على طوله، وعلى التوجه نحو الرياح السائدة، وعلى محتوى الرطوبة من الكتلة الجوية.

Slope Aspect and Solar Radiation

فبجانب المنحدرات، يتجه المنحدرات إلى حد ما إلى درجة الإشعاع الشمسي الذي يتلقاه، وفي نصف الكرة الجنوبي، تصبح الغابات الأكثر كثافة ووضوحاً، أكثر من المناطق الشمالية التي ترتفع فيها المياه، بينما تكون في نصف الكرة الأرضية الجنوبي، في حين أن هذا الفرق يمكن أن يكون صارخاً: فصولها من الجنوب إلى الشمال في وسط جبل أكثر من سطحاً.

Slope angle also matters. Steeper slope-lopes receive more intense direct radiation when the sun is at a low angle, but they also lose more heat at night through radiative cooling. In complex terrain, the interplay of aspect and slope angle creates a mosaic of microclimates that can vary over tens of meters. The subtchar climate

  • كما يؤثر الجانب المنحدر على تعرض الرياح: فقد تتعرض المنحدرات التي تواجه الرياح السائدة لمزيد من الاضطراب وتدنيس الرياح.
  • وفي المناطق القطبية، يمكن أن يحدد الجانب ما إذا كان البرزخ لا يزال قائماً أو يُستخدم في استخدامه، مما يؤثر على استقرار البنية التحتية.

Local Climate Phenomena Driven by Topography

وإلى جانب الآثار الأساسية للارتقاء والجانب، تؤدي تشكيلات طبوغرافية محددة إلى ظهور ظواهر مناخية محلية متميزة تؤثر تأثيراً عميقاً على النظم البشرية والطبيعية.

التحولات الحرارية والتدريب الجوي البارد

وفي ظل ظروف واضحة وهادئة في الليل، تفقد الأرض الحرارة بسرعة بسبب الإشعاع، وفي الوديان، تهجيرات الهواء الباردة والكثيفة من المنحدرات والمجمعات في القاع، مما يؤدي إلى تحويل درجة الحرارة حيث يكون طابق الوادي أكثر برودة من المنحدرات المذكورة أعلاه، ويمكن أن تحشر هذه التقلبات ملوثات ورطوبة وضبابية تؤدي إلى استمرار وجود سحابات منخفضة وضبابية في الشتاء.

كما أن تحويلات التدرج ذات أهمية بالنسبة للزراعة، إذ يمكن أن يتسبب تجميع الهواء البارد في المناطق المنخفضة في إلحاق أضرار بالغة بالمحاصيل، حتى عندما تظل المنحدرات الأعلى فوق سطح البرد، وغالبا ما يزرع المزارعون المحاصيل الحساسة من حيث الزعانف على التلال أو يستخدموا آلات الرياح لخلط الهواء، وفي المناطق الجبلية، يمكن أن يكون للوادي مناخ أكثر برودة من المناطق المحيطة بالبلورة نفسها، مما يؤدي إلى ظهور مفارقات متمايزة.

فوز كاتاباتيك والأناباتيك

تُحرّك التضاريس شبكات الرياح المحلية التي يمكن أن تكون لها آثار مناخية كبيرة، وخلال اليوم، يدفئ التسخين الشمسي لمنحدرات الجبال الهواء، مما يجعله يرتفع في المنحدرات في رياح ساوثة، وفي الليل، يولد التبريد من المنحدرات تدفقاً منخفضاً يُدعى رياح كاتاباتيكية، وهذه الريح الدوارة الجبلية ترتفع في العديد من النطاقات الجبلية وتساعد على التهبل

ولا تؤثر نظم الرياح هذه على درجة الحرارة فحسب بل أيضا على الرطوبة والتآكل ومخاطر إطلاق النار البرية، وكثيرا ما ترتبط الرياح القاتبية بطقس حريق شديد لأنها جافة وثيفة، وفهم أنماط الرياح المحلية أمر أساسي للطيران وتصميم المباني وجلود الطاقة المتجددة.

التضاريس الحضرية وجزر الهت

وفي حين أن التضاريس الطبيعية تهيمن، والبناء الطوبوغرافية والطرق وغيرها من الهياكل - تؤدي أيضا إلى تغير المناخ، وغالبا ما تتطور المدن في الوديان، والأحواض، والسهول الساحلية، وتغيير النسيج الحضري لتخزين الحرارة، والأنماط الريحية، والطحالب، كما أن تأثيرات تذبذب الريح في المناطق الحضرية المغلقة حيث تحاصر الحرارة وتهوية سيئة.

Microclimates and Ecological Niches

فالمناطق الصغيرة المناخية تختلف عن المنطقة المحيطة، والطوبوغرافيا هي مهندسها الرئيسي، وقد يظل المهدّد من الشمال ضعيفاً ومذعوراً بينما تُطغى المنحدرات المتاخمة التي تُطلَق عليها الشمس، ويمكن أن يخلق وجود تلة ظلاً هطولاً لا يتجاوز بضع مئات من المتر، وهذه التقلبات المناخية الدقيقة في كثير من الأحيان تُبقي على التنوع البيولوجي.

فعلى سبيل المثال، قد تحافظ الوديان الضيق العميقة على التبريد، وعلى ظروف أكثر رعبا من الهضبة المحيطة، حيث تعمل كملاذ لمصانع محبي الرطوبة خلال فترات الجفاف، وعلى العكس من ذلك، يمكن أن تكون الفائقات الصخرية ذات الوجه الجنوبي دافئة وجافة، وتدعم الأنواع البيروفيتية، كما أن الميكلويات المستخرجة من الطوبات هامة أيضا بالنسبة للزراعة.

(أ) تأثير منحدرات الأشعة فوق البنفسجية على تراكم الثلج والفولط ]، والتأثير على إمدادات المياه والخطر الفالشي، وكثيراً ما تتراكم منحدرات شمال غربي في نصف الكرة الشمالي ثلج أعمق من المنحدرات ذات النطاق الجنوبي الشرقي لأنها تتلقى أقل من الإشعاع الشمسي وتظل ملوثة.

Case Studies of Topography and Climate

وتوضح كثير من المناطق في جميع أنحاء العالم بوضوح تأثير الطبقات الجغرافية على تغيرات المناخ المحلية، وتبين هذه الدراسات مدى الأهمية العملية للتفاعلات بين المناخ والعالم.

The Sierra Nevada, USA

ويمتد نطاق سييرا إلى الشمال والجنوب عبر كاليفورنيا، حيث يشكل حاجزا هائلا أمام عواصف المحيط الهادئ الرطبة، ويتلقى المنحدرات الغربية من مساحات خشبية وفرة، حيث يتجاوز مجموعها السنوي 500 1 ميليميتر في بعض المناطق، ويدعم أشجار التربوية الضخمة ويوفر المياه لملايين الكاليفورنيايين عبر مصفف الظل الساكني المتجمدة من طبقة المياه الجوفية الشرقية.

"الأنديز" "أمريكا الجنوبية"

وتمتد الجبال المحلية إلى أكثر من 000 7 كيلومتر على طول الطرف الغربي من أمريكا الجنوبية، وهي تخلق واحدا من أكثر المناقصات المناخية درامية في العالم، كما أن المنحدرات الشرقية من حوض الأمازون تتلقى كميات كبيرة من الأمطار (أكثر من 000 2 ميليميتر سنويا)، وتغذي المياه الأمامية لنهر الأمازون، كما أن المنحدرات من طبقة اليرق الغربية في بيرو وشيلي تولد إشعاعا شديدا، حيث ترتفع درجة الحرارة في منطقة أتاكاما

The Himalayas and Tibetan Plateau, Asia

إن الهمالايا هي أعلى نطاق جبلي على الأرض وتؤثر تأثيرا عميقا على مناخ آسيا، فهي تحجب الهواء القاري البارد من الشمال، وتبقي على المحيط الهندي دافئا نسبيا، وتجبر المساج الهوائية الريحية على الارتفاع، وتنتج تهطالا شديدا على المنحدرات الجنوبية - موسينرام وشيررابوني في الهند، وهي من بين أكثر الأماكن رطبة على الكوكب.

"الآلبس الأوروبي"

وتظهر جفافاً مناخياً كلاسيكياً محركاً من الطوبوغرافية، وتتلقى المنحدرات الشمالية تساقط أورغرافي من نظم المحيط الأطلسي والبحر الأبيض المتوسط، بينما تُجف المنحدرات الجنوبية بسبب آثار ظل الأمطار، وفي داخل الألب، تخلق الوديان تحولات حرارة واضحة ونظماً للريح المحلية مثل رياح الفوهين، التي هي ريح مائية جافة يمكن أن تُرفع درجات الحرارة بشكل كبير.

التسلسل الجغرافي وتغير المناخ

ومع دفء المناخ العالمي، فإن دور الطبقات الجغرافية في تشكيل تغيرات المناخ المحلية يزداد أهمية، كما أن المناطق الجبلية تسخن بسرعة أكبر من المتوسط العالمي، وهي ظاهرة تعرف باسم الاحترار بالارتفاع، مما يؤدي إلى ارتفاع خطوط الحرارة، والزلاجات إلى الانحدار، والنظم الإيكولوجية إلى التحول إلى أعلى، كما أن التضاريس تؤثر على الطريقة التي تشهد بها المناطق أحداثاً بالغة: قد تصبح الواديات أكثر عرضة للإصابة بالخطر.

ويمكن أن يؤدي التعقيدات الطبوغرافية إلى خلق مناطق مناخية أكثر برودة نسبياً أو أكثر من المشهد المحيط بها، التي قد تأوي الأنواع من تغير المناخ، ويستخدم مخططو الحفظ نماذج مناخية عالية الاستبانة تتضمن بيانات طبوغرافية [() [انظر موارد المناخ الخاصة بوكالة ناورو للتصنيف] لتحديد هذه المقاييس.

Applied Importance of Topographic Climate Effects

فالآثار العملية لتغيرات المناخ التي تحركها الطبقات الطبوغرافية هائلة، ففي الزراعة، تُسترشد المعارف المتعلقة بالجانب المنحدر والوادي المعرضة للضباب باختيار أنواع المحاصيل ومواقع الزراعة، وفي مجال الحراجة، تساعد الخرائط المجهرية على التنبؤ بسلوك الحرائق وتفشي الآفات، ويستخدم المخططون الحضريون نماذج تدفق الرياح في تصميم المباني التي تقلل استهلاك الطاقة وتحسن تقديرات المخاطرة.

كما تستفيد مشاريع الطاقة المتجددة من بيانات مفصلة عن التربينات التي تُستخدم في مواقعها استنادا إلى أنماط الرياح المحلية التي تتأثر بشدة بالطبوغرافيا، وتتوقف كفاءة الفريق الشمسي على جانب المنحدرات والظلام من التضاريس، وتستخدم القطاعات العسكرية والطيرانية نماذج مناخية عالية الاستبانة لتخطيط البعثات وسلامتها، وفي جميع هذه المجالات، تؤدي القدرة على التنبؤ بالطقس المحلية والمناخ من الطبوغرافية إلى تحسين النتائج والحد من المخاطر.

خاتمة

فالتطوبوغرافية تؤثر تأثيرا قويا ومتعدد الجوانب على تغير المناخ المحلي، إذ إن درجة الحرارة الرأسية في المنحدر الجبلي إلى ظل الأمطار في نطاق واسع، بدءا من مجمعات الهواء الباردة التي ترتفع فيها الرياح المتخلفة التي تتدفق عبر السهول، يحدد شكل الأرض كيف توزع الطاقة والرطوبة على سطح الأرض، ولا يكتفي فهم هذه التفاعلات بتغيير الموارد البيئية.